Mechanik ist die Wissenschaft von sich bewegenden Körpern und den Wechselwirkungen zwischen ihnen während der Bewegung. Dabei wird auf jene Wechselwirkungen geachtet, durch die sich die Bewegung veränderte oder eine Verformung von Körpern auftrat. In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was Mechanik ist.

Mechanik kann quantenmechanisch, angewandt (technisch) und theoretisch sein.

1. Was ist Quantenmechanik? Dies ist ein Zweig der Physik, der physikalische Phänomene und Prozesse beschreibt, deren Wirkungen mit dem Wert des Planckschen Wirkungsquantums vergleichbar sind.
2. Was ist technische Mechanik? Dabei handelt es sich um eine Wissenschaft, die das Funktionsprinzip und die Struktur von Mechanismen aufdeckt.
3. Was ist theoretische Mechanik? Dies ist die Wissenschaft und Bewegung von Körpern und die allgemeinen Bewegungsgesetze.

Die Mechanik untersucht die Bewegung aller Arten von Maschinen und Mechanismen, Flugzeugen und Himmelskörpern, ozeanische und atmosphärische Strömungen, das Verhalten von Plasma, die Verformung von Körpern, die Bewegung von Gasen und Flüssigkeiten unter natürlichen Bedingungen und technischen Systemen sowie eine polarisierende oder magnetisierende Umgebung in elektrischen und magnetischen Feldern, die Stabilität und Festigkeit technischer und baulicher Strukturen, die Bewegung von Luft und Blut durch die Gefäße durch die Atemwege.

Das Newtonsche Gesetz ist grundlegend; es wird verwendet, um die Bewegung von Körpern mit Geschwindigkeiten zu beschreiben, die im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit klein sind.

In der Mechanik gibt es folgende Abschnitte:

• Kinematik (über die geometrischen Eigenschaften bewegter Körper ohne Berücksichtigung ihrer Masse und wirkenden Kräfte);
• Statik (über das Finden von Körpern im Gleichgewicht durch äußere Einflüsse);
• Dynamik (über bewegte Körper unter Krafteinwirkung).

In der Mechanik gibt es Konzepte, die die Eigenschaften von Körpern widerspiegeln:

• materieller Punkt (ein Körper, dessen Abmessungen vernachlässigt werden können);
• absolut starrer Körper (ein Körper, in dem der Abstand zwischen allen Punkten konstant ist);
• Kontinuum (ein Körper, dessen molekulare Struktur vernachlässigt wird).

Kann die Drehung des Körpers relativ zum Massenschwerpunkt unter den Bedingungen des betrachteten Problems vernachlässigt werden oder bewegt er sich translatorisch, wird der Körper einem materiellen Punkt gleichgesetzt. Wenn wir die Verformung des Körpers nicht berücksichtigen, sollte er als absolut unverformbar angesehen werden. Gase, Flüssigkeiten und verformbare Körper können als feste Medien betrachtet werden, in denen Partikel kontinuierlich das gesamte Volumen des Mediums ausfüllen. In diesem Fall wird bei der Untersuchung der Bewegung eines Mediums der Apparat der höheren Mathematik verwendet, der für kontinuierliche Funktionen verwendet wird. Aus den Grundgesetzen der Natur – den Gesetzen der Impuls-, Energie- und Masseerhaltung – ergeben sich Gleichungen, die das Verhalten eines kontinuierlichen Mediums beschreiben. Die Kontinuumsmechanik umfasst eine Reihe unabhängiger Abschnitte – Aero- und Hydrodynamik, Theorie der Elastizität und Plastizität, Gasdynamik und magnetische Hydrodynamik, Dynamik der Atmosphäre und der Wasseroberfläche, physikalische und chemische Mechanik von Materialien, Mechanik von Verbundwerkstoffen, Biomechanik, Weltraumhydrodynamik -Aeromechanik.

Jetzt wissen Sie, was Mechanik ist!

Definition

Die Mechanik ist der Teil der Physik, der die Bewegung und Interaktion materieller Körper untersucht. Unter mechanischer Bewegung versteht man in diesem Fall eine zeitliche Änderung der relativen Lage von Körpern oder deren Teilen im Raum.

Die Begründer der klassischen Mechanik sind G. Galileo (1564-1642) und I. Newton (1643-1727). Mit den Methoden der klassischen Mechanik wird die Bewegung beliebiger materieller Körper (außer Mikropartikeln) mit Geschwindigkeiten untersucht, die im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum klein sind. Die Bewegung von Mikroteilchen wird in der Quantenmechanik betrachtet, und die Bewegung von Körpern mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit wird in der relativistischen Mechanik (spezielle Relativitätstheorie) betrachtet.
In der klassischen Physik akzeptierte Eigenschaften von Raum und Zeit Definieren wir die obigen Definitionen.
Eindimensionaler Raum - ein parametrisches Merkmal, bei dem die Position eines Punktes durch einen Parameter beschrieben wird.
Euklidischer Raum und Zeit bedeutet, dass sie selbst nicht gekrümmt sind und im Rahmen der euklidischen Geometrie beschrieben werden.
Homogenität des Raumes bedeutet, dass seine Eigenschaften nicht von der Entfernung zum Beobachter abhängen. Gleichmäßigkeit der Zeit bedeutet, dass sie sich nicht ausdehnt oder zusammenzieht, sondern gleichmäßig fließt. Isotropie des Raumes bedeutet, dass seine Eigenschaften nicht von der Richtung abhängen. Da die Zeit eindimensional ist, besteht keine Notwendigkeit, über ihre Isotropie zu sprechen. Zeit wird in der klassischen Mechanik als „Zeitpfeil“ betrachtet, der von der Vergangenheit in die Zukunft gerichtet ist. Es ist irreversibel: Man kann nicht in die Vergangenheit zurückkehren und dort etwas „korrigieren“.
Raum und Zeit sind kontinuierlich (vom lateinischen Kontinuum – kontinuierlich, kontinuierlich), d.h. Sie können beliebig lange in immer kleinere Teile zerkleinert werden. Mit anderen Worten: Es gibt keine „Lücken“ in Raum und Zeit, in denen sie fehlen würden. Die Mechanik wird in Kinematik und Dynamik unterteilt

Die Kinematik untersucht die Bewegung von Körpern als einfache Bewegung im Raum und berücksichtigt dabei die sogenannten kinematischen Eigenschaften der Bewegung: Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

In diesem Fall wird die Geschwindigkeit eines materiellen Punktes als Geschwindigkeit seiner Bewegung im Raum oder, aus mathematischer Sicht, als Vektorgröße betrachtet, die der zeitlichen Ableitung seines Radiusvektors entspricht:

Die Beschleunigung eines materiellen Punktes wird als Änderungsrate seiner Geschwindigkeit oder, aus mathematischer Sicht, als Vektorgröße betrachtet, die der zeitlichen Ableitung seiner Geschwindigkeit oder der zweiten zeitlichen Ableitung seines Radiusvektors entspricht:

Dynamik

Die Dynamik untersucht die Bewegung von Körpern im Zusammenhang mit den auf sie einwirkenden Kräften und nutzt dabei die sogenannten dynamischen Bewegungseigenschaften: Masse, Impuls, Kraft usw.

Dabei gilt die Masse eines Körpers als Maß für seine Trägheit, d. h. Widerstand gegen eine Kraft, die auf einen bestimmten Körper einwirkt und dazu neigt, seinen Zustand zu ändern (ihn in Bewegung zu setzen oder ihn umgekehrt zu stoppen oder die Bewegungsgeschwindigkeit zu ändern). Die Masse kann auch als Maß für die Gravitationseigenschaften eines Körpers angesehen werden, d. h. seine Fähigkeit, mit anderen Körpern zu interagieren, die ebenfalls Masse haben und sich in einiger Entfernung von diesem Körper befinden. Der Impuls eines Körpers wird als quantitatives Maß für seine Bewegung betrachtet, definiert als das Produkt aus der Masse des Körpers und seiner Geschwindigkeit:

Kraft wird als Maß für die mechanische Einwirkung anderer Körper auf einen bestimmten materiellen Körper betrachtet.

Mechanik

Kinematikformeln:

Kinematik

Mechanisches Uhrwerk

Mechanisches Uhrwerk wird als Änderung der Position eines Körpers (im Raum) relativ zu anderen Körpern (im Laufe der Zeit) bezeichnet.

Relativität der Bewegung. Referenzsystem

Um die mechanische Bewegung eines Körpers (Punktes) zu beschreiben, müssen Sie seine Koordinaten zu jedem Zeitpunkt kennen. Um Koordinaten zu bestimmen, wählen Sie - Referenzstelle und verbinde dich mit ihm Koordinatensystem. Häufig ist der Bezugskörper die Erde, der ein rechtwinkliges kartesisches Koordinatensystem zugeordnet ist. Um jederzeit die Position eines Punktes bestimmen zu können, müssen Sie auch den Beginn der Zeitzählung festlegen.

Das Koordinatensystem, der Bezugskörper, dem es zugeordnet ist, und das Gerät zur Zeitmessung bilden Referenzsystem, relativ zu dem die Bewegung des Körpers betrachtet wird.

Materieller Punkt

Ein Körper, dessen Abmessungen unter gegebenen Bewegungsbedingungen vernachlässigt werden können, heißt materieller Punkt.

Ein Körper kann als materieller Punkt betrachtet werden, wenn seine Abmessungen im Vergleich zu der von ihm zurückgelegten Entfernung oder im Vergleich zu den Entfernungen von ihm zu anderen Körpern klein sind.

Flugbahn, Weg, Bewegung

Bewegungsbahn nennt man die Linie, entlang der sich der Körper bewegt. Die Weglänge wird aufgerufen der zurückgelegte Weg. Weg– skalare physikalische Größe, kann nur positiv sein.

Durch Bewegung ist der Vektor, der den Start- und Endpunkt der Flugbahn verbindet.

Man nennt die Bewegung eines Körpers, bei der sich alle seine Punkte zu einem bestimmten Zeitpunkt gleich bewegen Vorwärtsbewegung. Um die translatorische Bewegung eines Körpers zu beschreiben, genügt es, einen Punkt auszuwählen und seine Bewegung zu beschreiben.

Eine Bewegung, bei der die Flugbahnen aller Punkte des Körpers Kreise sind, deren Mittelpunkte auf derselben Linie liegen und alle Ebenen der Kreise senkrecht zu dieser Linie stehen, wird genannt Rotationsbewegung.

Meter und Sekunde

Um die Koordinaten eines Körpers zu bestimmen, müssen Sie in der Lage sein, den Abstand auf einer geraden Linie zwischen zwei Punkten zu messen. Jeder Vorgang zur Messung einer physikalischen Größe besteht darin, die gemessene Größe mit der Maßeinheit dieser Größe zu vergleichen.

Die Längeneinheit im Internationalen Einheitensystem (SI) ist Meter. Ein Meter entspricht ungefähr 1/40.000.000 des Erdmeridians. Nach modernem Verständnis ist ein Meter die Strecke, die Licht in der Leere in 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt.

Um die Zeit zu messen, wird ein sich periodisch wiederholender Prozess ausgewählt. Die SI-Einheit zur Messung der Zeit ist zweite. Eine Sekunde entspricht 9.192.631.770 Strahlungsperioden eines Cäsiumatoms während des Übergangs zwischen zwei Ebenen der Hyperfeinstruktur des Grundzustands.

Im SI werden Länge und Zeit als unabhängig von anderen Größen angenommen. Solche Größen heißen hauptsächlich.

Momentane Geschwindigkeit

Um den Prozess der Körperbewegung quantitativ zu charakterisieren, wird der Begriff der Bewegungsgeschwindigkeit eingeführt.

Sofortige Geschwindigkeit Die translatorische Bewegung eines Körpers zum Zeitpunkt t ist das Verhältnis einer sehr kleinen Verschiebung s zu einer kleinen Zeitspanne t, während der diese Verschiebung auftrat:

;
.

Die Momentangeschwindigkeit ist eine Vektorgröße. Die momentane Bewegungsgeschwindigkeit ist immer tangential zur Flugbahn in Richtung der Körperbewegung gerichtet.

Die Einheit der Geschwindigkeit ist 1 m/s. Ein Meter pro Sekunde entspricht der Geschwindigkeit eines sich geradlinig und gleichmäßig bewegenden Punktes, bei der sich der Punkt in 1 s um eine Strecke von 1 m bewegt.

Beschleunigung

Beschleunigung wird eine vektorphysikalische Größe genannt, die dem Verhältnis einer sehr kleinen Änderung des Geschwindigkeitsvektors zu der kurzen Zeitspanne entspricht, in der diese Änderung auftrat, d.h. Dies ist ein Maß für die Geschwindigkeitsänderungsrate:

;
.

Ein Meter pro Sekunde pro Sekunde ist eine Beschleunigung, bei der sich die Geschwindigkeit eines sich geradlinig und gleichmäßig beschleunigenden Körpers in einer Zeit von 1 s um 1 m/s ändert.

Die Richtung des Beschleunigungsvektors stimmt mit der Richtung des Geschwindigkeitsänderungsvektors überein (
) für sehr kleine Werte des Zeitintervalls, in dem sich die Geschwindigkeit ändert.

Wenn sich ein Körper geradlinig bewegt und seine Geschwindigkeit zunimmt, dann stimmt die Richtung des Beschleunigungsvektors mit der Richtung des Geschwindigkeitsvektors überein; Wenn die Geschwindigkeit abnimmt, ist sie entgegengesetzt zur Richtung des Geschwindigkeitsvektors.

Bei der Bewegung entlang einer gekrümmten Bahn ändert sich die Richtung des Geschwindigkeitsvektors während der Bewegung, und der Beschleunigungsvektor kann in einem beliebigen Winkel zum Geschwindigkeitsvektor gerichtet sein.

Gleichmäßige, gleichmäßig beschleunigte lineare Bewegung

Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit nennt man gleichmäßige geradlinige Bewegung. Bei einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung bewegt sich der Körper geradlinig und legt in gleichen Zeitintervallen die gleichen Wege zurück.

Eine Bewegung, bei der ein Körper in gleichen Zeitabständen ungleiche Bewegungen ausführt, nennt man ungleichmäßige Bewegung. Bei einer solchen Bewegung verändert sich die Geschwindigkeit des Körpers im Laufe der Zeit.

Ebenso variabel ist eine Bewegung, bei der sich die Geschwindigkeit eines Körpers über gleiche Zeiträume hinweg um den gleichen Betrag ändert, d. h. Bewegung mit konstanter Beschleunigung.

Gleichmäßig beschleunigt nennt man gleichmäßig alternierende Bewegung, bei der der Betrag der Geschwindigkeit zunimmt. Ebenso langsam– gleichmäßig wechselnde Bewegung, bei der die Geschwindigkeit abnimmt.

Geschwindigkeitszugabe

Betrachten wir die Bewegung eines Körpers in einem bewegten Koordinatensystem. Lassen – Körperbewegung in einem bewegten Koordinatensystem, – Bewegung des bewegten Koordinatensystems relativ zum festen Koordinatensystem – Die Bewegung des Körpers in einem festen Koordinatensystem ist gleich:

.

Wenn Bewegungen gleichzeitig auftreten, dann:

.

Auf diese Weise

.

Wir haben herausgefunden, dass die Geschwindigkeit eines Körpers relativ zu einem festen Bezugssystem gleich der Summe der Geschwindigkeit des Körpers in einem sich bewegenden Bezugssystem und der Geschwindigkeit des sich bewegenden Bezugssystems relativ zu einem stationären ist. Diese Aussage heißt das klassische Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten.

Diagramme kinematischer Größen über der Zeit
in gleichmäßiger und gleichmäßig beschleunigter Bewegung

Bei gleichförmiger Bewegung:

Geschwindigkeitsdiagramm – Gerade y = b;

Beschleunigungsdiagramm – Gerade y = 0;

Der Verschiebungsgraph ist eine Gerade y = kx+b.

Bei gleichmäßig beschleunigter Bewegung:

Geschwindigkeitsdiagramm – Gerade y = kx+b;

Beschleunigungsdiagramm – Gerade y = b;

Bewegungsgraph – Parabel:

• wenn a>0, verzweigt sich nach oben;

  je größer die Beschleunigung, desto schmaler sind die Äste;

  der Scheitelpunkt fällt zeitlich mit dem Moment zusammen, in dem die Geschwindigkeit des Körpers Null ist;

  verläuft normalerweise durch den Ursprung.

Freier Fall von Körpern. Erdbeschleunigung

Freier Fall ist die Bewegung eines Körpers, wenn nur die Schwerkraft auf ihn einwirkt.

Im freien Fall ist die Beschleunigung des Körpers senkrecht nach unten gerichtet und beträgt etwa 9,8 m/s 2 . Diese Beschleunigung heißt Beschleunigung des freien Falls und das Gleiche gilt für alle Körper.

Gleichmäßige Bewegung um einen Kreis

Bei einer gleichförmigen Bewegung im Kreis ist der Geschwindigkeitswert konstant, seine Richtung ändert sich jedoch während der Bewegung. Die momentane Geschwindigkeit eines Körpers ist immer tangential zur Bewegungsbahn gerichtet.

Weil Ändert sich die Geschwindigkeitsrichtung bei gleichförmiger Bewegung um einen Kreis ständig, dann wird diese Bewegung immer gleichmäßig beschleunigt.

Der Zeitraum, in dem ein Körper bei einer Kreisbewegung eine vollständige Umdrehung durchführt, wird als Periode bezeichnet:

.

Weil die Länge des Kreises s ist gleich 2R, die Umlaufdauer für die gleichförmige Bewegung eines Körpers mit der Geschwindigkeit v in einem Kreis mit Radius R ist gleich:

.

Der Kehrwert der Umlaufperiode wird Umlauffrequenz genannt und gibt an, wie viele Umdrehungen ein Körper pro Zeiteinheit um einen Kreis macht:

.

Die Winkelgeschwindigkeit ist das Verhältnis des Winkels, um den sich der Körper gedreht hat, zur Zeit der Drehung:

.

Die Winkelgeschwindigkeit ist numerisch gleich der Anzahl der Umdrehungen in 2 Sekunden.

Beschleunigung bei gleichförmiger Bewegung von Körpern im Kreis (Zentripetalbeschleunigung)

Bei einer gleichmäßigen Kreisbewegung bewegt sich ein Körper mit Zentripetalbeschleunigung. Bestimmen wir diese Beschleunigung.

Die Beschleunigung ist in die gleiche Richtung gerichtet wie die Geschwindigkeitsänderung, also ist die Beschleunigung zum Kreismittelpunkt hin gerichtet. Eine wichtige Annahme: Der Winkel  ist so klein, dass die Länge der Sehne AB mit der Länge des Bogens übereinstimmt:

entlang zweier proportionaler Seiten und des Winkels zwischen ihnen. Somit:

– Modul der Zentripetalbeschleunigung.

Dynamik-Grundlagen

Newtons erstes Gesetz. Inertiale Referenzsysteme.
Galileis Relativitätsprinzip

Jeder Körper bleibt bewegungslos, bis andere Körper auf ihn einwirken. Ein Körper, der sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, bewegt sich gleichmäßig und geradlinig weiter, bis andere Körper auf ihn einwirken. Der italienische Wissenschaftler Galileo Galilei kam als erster zu solchen Schlussfolgerungen über die Bewegungsgesetze von Körpern.

Als Phänomen bezeichnet man die Aufrechterhaltung der Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers ohne äußere Einflüsse Trägheit.

Alle Ruhe und Bewegung von Körpern ist relativ. Derselbe Körper kann in einem Bezugssystem ruhen und sich in einem anderen mit Beschleunigung bewegen. Aber Es gibt solche Bezugssysteme, gegenüber denen translatorisch bewegte Körper ihre Geschwindigkeit konstant halten, wenn nicht andere Körper auf sie einwirken. Diese Aussage wird Newtons erstes Gesetz (Trägheitsgesetz) genannt.

Als Referenzsysteme werden bezeichnet, relativ zu denen sich ein Körper ohne äußere Einflüsse geradlinig und gleichmäßig bewegt Inertialreferenzsysteme.

Es können beliebig viele Inertialbezugssysteme vorhanden sein, d.h. Jedes Bezugssystem, das sich in Bezug auf ein Trägheitssystem gleichmäßig und geradlinig bewegt, ist ebenfalls träge. Es gibt keine echten (absoluten) Inertialsysteme.

Gewicht

Der Grund für Änderungen der Bewegungsgeschwindigkeit von Körpern ist immer ihre Wechselwirkung mit anderen Körpern.

Wenn zwei Körper interagieren, ändern sich immer die Geschwindigkeiten sowohl des ersten als auch des zweiten Körpers, d. h. beide Körper erlangen Beschleunigung. Die Beschleunigungen zweier wechselwirkender Körper können unterschiedlich sein; sie hängen von der Trägheit der Körper ab.

Trägheit– die Fähigkeit des Körpers, seinen Bewegungszustand (Ruhe) aufrechtzuerhalten. Je größer die Trägheit eines Körpers ist, desto weniger Beschleunigung erhält er bei der Interaktion mit anderen Körpern und desto näher kommt seine Bewegung einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung durch Trägheit.

Gewicht– eine physikalische Größe, die die Trägheit eines Körpers charakterisiert. Je mehr Masse ein Körper hat, desto weniger Beschleunigung erfährt er bei der Wechselwirkung.

Die SI-Einheit der Masse ist das Kilogramm: [m]=1 kg.

Gewalt

In Trägheitsbezugssystemen erfolgt jede Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers unter dem Einfluss anderer Körper. Gewalt ist ein quantitativer Ausdruck der Wirkung eines Körpers auf einen anderen.

Gewalt– eine vektorielle physikalische Größe; ihre Richtung wird als Richtung der Beschleunigung des Körpers angesehen, die durch diese Kraft verursacht wird. Kraft hat immer einen Angriffspunkt.

Im SI wird als Krafteinheit die Kraft angenommen, die einem Körper mit einem Gewicht von 1 kg eine Beschleunigung von 1 m/s 2 verleiht. Diese Einheit heißt Newton:

.

Newtons zweites Gesetz

Die auf einen Körper wirkende Kraft ist gleich dem Produkt aus der Masse des Körpers und der durch diese Kraft ausgeübten Beschleunigung:

.

Somit ist die Beschleunigung eines Körpers direkt proportional zur auf den Körper wirkenden Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse:

.

Addition von Kräften

Wenn mehrere Kräfte gleichzeitig auf einen Körper einwirken, bewegt sich der Körper mit einer Beschleunigung, die der Vektorsumme der Beschleunigungen entspricht, die bei der Einwirkung jeder Kraft einzeln auftreten würden. Die auf einen Körper wirkenden und an einem Punkt wirkenden Kräfte werden nach der Regel der Vektoraddition addiert.

Man nennt die Vektorsumme aller gleichzeitig auf einen Körper einwirkenden Kräfte resultierende Kraft.

Die durch den Kraftvektor verlaufende Gerade wird Wirkungslinie der Kraft genannt. Wenn Kräfte auf verschiedene Punkte des Körpers wirken und nicht parallel zueinander wirken, dann wird die Resultierende auf den Schnittpunkt der Wirkungslinien der Kräfte angewendet. Wenn Kräfte parallel zueinander wirken, gibt es keinen Angriffspunkt der resultierenden Kraft und die Wirkungslinie wird durch die Formel bestimmt:
(siehe Bild).

Moment der Macht. Gleichgewichtszustand des Hebels

Das Hauptmerkmal der Wechselwirkung von Körpern in der Dynamik ist das Auftreten von Beschleunigungen. Allerdings ist es oft notwendig zu wissen, unter welchen Bedingungen sich ein Körper, auf den mehrere unterschiedliche Kräfte einwirken, im Gleichgewichtszustand befindet.

Es gibt zwei Arten mechanischer Uhrwerke: Translation und Rotation.

Wenn die Bewegungsbahnen aller Punkte des Körpers identisch sind, dann ist die Bewegung progressiv. Wenn die Flugbahnen aller Punkte des Körpers Bögen konzentrischer Kreise sind (Kreise mit einem Mittelpunkt – einem Drehpunkt), dann ist die Bewegung rotierend.

Gleichgewicht nicht rotierender Körper: Ein nicht rotierender Körper befindet sich im Gleichgewicht, wenn die geometrische Summe der auf den Körper einwirkenden Kräfte Null ist.

Gleichgewicht eines Körpers mit fester Rotationsachse

Wenn die Wirkungslinie einer auf einen Körper ausgeübten Kraft durch die Rotationsachse des Körpers verläuft, wird diese Kraft durch die elastische Kraft auf der Seite der Rotationsachse ausgeglichen.

Wenn die Wirkungslinie der Kraft die Drehachse nicht schneidet, kann diese Kraft nicht durch die elastische Kraft auf der Seite der Drehachse ausgeglichen werden und der Körper dreht sich um die Achse.

Die Drehung eines Körpers um eine Achse unter Einwirkung einer Kraft kann durch Einwirkung einer zweiten Kraft gestoppt werden. Die Erfahrung zeigt, dass, wenn zwei Kräfte getrennt voneinander eine Drehung eines Körpers in entgegengesetzte Richtungen bewirken, sich der Körper bei gleichzeitiger Wirkung im Gleichgewicht befindet, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:

,
wobei d 1 und d 2 die kürzesten Abstände von den Wirkungslinien der Kräfte F 1 und F 2 sind. Der Abstand d heißt Schulter der Stärke und das Produkt des Kraftmoduls der Schulter ist Moment der Kraft:

.

Wenn den Kraftmomenten, die eine Drehung eines Körpers um eine Achse im Uhrzeigersinn bewirken, ein positives Vorzeichen und den Kraftmomenten, die eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn bewirken, ein negatives Vorzeichen zugewiesen wird, kann die Gleichgewichtsbedingung für einen Körper mit einer Drehachse wie folgt formuliert werden Momentenregeln: Ein Körper mit einer festen Rotationsachse befindet sich im Gleichgewicht, wenn die algebraische Summe der Momente aller auf den Körper relativ zu dieser Achse einwirkenden Kräfte gleich Null ist:

Die SI-Einheit des Drehmoments ist ein Kraftmoment von 1 N, dessen Wirkungslinie in einem Abstand von 1 m von der Drehachse liegt. Diese Einheit heißt Newtonmeter.

Allgemeine Voraussetzung für das Körpergleichgewicht: Ein Körper befindet sich im Gleichgewicht, wenn die geometrische Summe aller auf ihn einwirkenden Kräfte und die algebraische Summe der Momente dieser Kräfte relativ zur Rotationsachse gleich Null sind.

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, befindet sich der Körper nicht unbedingt in Ruhe. Es kann sich gleichmäßig und geradlinig bewegen oder drehen.

Arten des Gleichgewichts

Gleichgewicht heißt nachhaltig, wenn der Körper nach kleinen äußeren Einflüssen wieder in seinen ursprünglichen Gleichgewichtszustand zurückkehrt. Dies geschieht, wenn bei einer geringfügigen Verschiebung des Körpers in eine beliebige Richtung aus der ursprünglichen Position die Resultierende der auf den Körper einwirkenden Kräfte ungleich Null wird und in Richtung der Gleichgewichtsposition gerichtet ist.

Gleichgewicht heißt instabil, wenn bei einer geringfügigen Verschiebung des Körpers aus der Gleichgewichtslage die Resultierende der auf ihn ausgeübten Kräfte ungleich Null ist und von der Gleichgewichtslage aus gerichtet ist.

Gleichgewicht heißt gleichgültig, wenn bei kleinen Verschiebungen des Körpers aus der Ausgangslage die Resultierende der auf den Körper ausgeübten Kräfte gleich Null bleibt.

Schwerpunkt

Schwerpunkt ist der Punkt, durch den die Resultierende der Schwerkraft für jede Körperposition verläuft.

Newtons drittes Gesetz

Körper wirken aufeinander mit Kräften ein, die entlang derselben Geraden verlaufen, gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind. Diese Kräfte haben die gleiche physikalische Natur; Sie werden auf verschiedene Körper angewendet und kompensieren sich daher nicht.

Elastische Kraft. Hookes Gesetz

Elastische Kraft entsteht durch Körperverformung und ist in die der Verformung entgegengesetzte Richtung gerichtet.

Bei kleinen Verformungen im Vergleich zur Körpergröße ist die elastische Kraft direkt proportional zur Größe der absoluten Verformung des Körpers. In der Projektion auf die Verformungsrichtung ist die elastische Kraft gleich

,
wobei x die absolute Verformung und k der Steifigkeitskoeffizient ist.

Dieses Gesetz wurde vom englischen Wissenschaftler Robert Hooke experimentell festgestellt und wird Hookes Gesetz genannt:

Die elastische Kraft, die bei der Verformung eines Körpers entsteht, ist proportional zur Dehnung des Körpers und ist entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Partikel des Körpers bei der Verformung gerichtet.

Der Proportionalitätskoeffizient im Hookeschen Gesetz wird als Steifigkeit des Körpers bezeichnet. Sie hängt von der Form und Größe des Körpers sowie vom Material ab, aus dem er besteht (nimmt mit zunehmender Länge und mit abnehmender Querschnittsfläche ab – siehe Molekularphysik).

In C wird die Steifigkeit ausgedrückt als Newton pro Meter:
.

Eine elastische Kraft ist bestrebt, die Form eines verformten Körpers wiederherzustellen und wird auf den Körper ausgeübt, der diese Verformung verursacht.

Die Natur der elastischen Kraft ist elektromagnetischer Natur, weil Die elastische Kraft entsteht durch den Wunsch elektromagnetischer Kräfte, die zwischen den Atomen einer Substanz wirken, die Atome der Substanz in ihre ursprüngliche Position zurückzubringen, wenn sich ihre relative Position infolge einer Verformung ändert.

Elastische Reaktion von Träger, Faden, Aufhängung– passive Kraft, die immer senkrecht zur Oberfläche des Trägers wirkt.

Reibungskraft. Gleitreibungskoeffizient

Reibungskraft tritt auf, wenn die Oberflächen zweier Körper in Kontakt kommen und verhindert immer deren gegenseitige Bewegung.

Die Kraft, die an der Berührungsgrenze von Körpern ohne Relativbewegung entsteht, wird genannt statische Reibungskraft. Die Haftreibungskraft ist eine elastische Kraft; ihr Modul ist gleich der äußeren Kraft, die tangential zur Kontaktfläche der Körper gerichtet ist, und hat eine entgegengesetzte Richtung.

Wenn sich ein Körper über die Oberfläche eines anderen bewegt, Gleitreibungskraft.

Die Reibungskraft ist elektromagnetischer Natur, weil entsteht durch die Existenz von Wechselwirkungskräften zwischen Molekülen und Atomen sich berührender Körper – elektromagnetische Kräfte.

Die Gleitreibungskraft ist direkt proportional zur Kraft des Normaldrucks (bzw. der elastischen Reaktion des Trägers) und hängt nicht von der Kontaktfläche zwischen den Körpern ab (Coulombsches Gesetz):

, wobei  der Reibungskoeffizient ist.

Der Reibungskoeffizient hängt von der Oberflächentopographie ab und ist immer kleiner als eins: „Es ist leichter, sich zu bewegen als abzureißen.“

Gravitationskräfte. Das Gesetz der universellen Gravitation.
Schwere

Nach den Newtonschen Gesetzen kann sich ein Körper nur unter Einfluss von Kraft mit Beschleunigung bewegen. Weil Fallende Körper bewegen sich mit nach unten gerichteter Beschleunigung, dann wirkt auf sie die Schwerkraft in Richtung Erde. Aber nicht nur die Erde hat die Eigenschaft, auf alle Körper mit der Schwerkraft einzuwirken. Isaac Newton vermutete, dass zwischen allen Körpern Gravitationskräfte wirken. Diese Kräfte werden aufgerufen Kräfte der universellen Schwerkraft oder Gravitation Kräfte.

Nachdem er die etablierten Muster erweitert hatte – die Abhängigkeit der Anziehungskraft von Körpern auf der Erde von den Abständen zwischen Körpern und von den Massen interagierender Körper, die als Ergebnis von Beobachtungen gewonnen wurden – entdeckte Newton 1682. Gesetz der universellen Gravitation: Alle Körper ziehen sich gegenseitig an, die Kraft der universellen Gravitation ist direkt proportional zum Produkt der Massen der Körper und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen:

.

Die Vektoren der universellen Gravitationskräfte sind entlang der geraden Linie gerichtet, die die Körper verbindet. Der Proportionalitätsfaktor G heißt Gravitationskonstante (universelle Schwerkraftkonstante) und ist gleich

.

Schwere Die auf alle Körper von der Erde aus wirkende Gravitationskraft heißt:

.

Lassen
ist die Masse der Erde und
– Radius der Erde. Betrachten wir die Abhängigkeit der Beschleunigung des freien Falls von der Aufstiegshöhe über der Erdoberfläche:

Körpergewicht. Schwerelosigkeit

Körpergewicht - die Kraft, mit der ein Körper aufgrund der Anziehungskraft dieses Körpers zum Boden auf eine Stütze oder Aufhängung drückt. Das Körpergewicht wird auf die Stütze (Aufhängung) ausgeübt. Die Höhe des Körpergewichts hängt davon ab, wie sich der Körper mit Unterstützung (Aufhängung) bewegt.

Körpergewicht, d.h. Die Kraft, mit der der Körper auf den Träger einwirkt, und die elastische Kraft, mit der der Träger auf den Körper einwirkt, sind gemäß dem dritten Newtonschen Gesetz im Absolutwert gleich und in der Richtung entgegengesetzt.

Wenn ein Körper auf einer horizontalen Stütze ruht oder sich gleichmäßig bewegt, wirken auf ihn nur die Schwerkraft und die elastische Kraft der Stütze, daher ist das Gewicht des Körpers gleich der Schwerkraft (diese Kräfte wirken jedoch auf verschiedene Körper):

.

Bei beschleunigter Bewegung entspricht das Körpergewicht nicht der Schwerkraft. Betrachten wir die Bewegung eines Körpers der Masse m unter dem Einfluss von Schwerkraft und Elastizität mit Beschleunigung. Nach Newtons 2. Gesetz:

Ist die Beschleunigung eines Körpers nach unten gerichtet, so ist das Gewicht des Körpers geringer als die Schwerkraft; Wenn die Beschleunigung eines Körpers nach oben gerichtet ist, sind alle Körper größer als die Schwerkraft.

Als Erhöhung des Körpergewichts durch beschleunigte Bewegung einer Stütze oder Aufhängung wird bezeichnet Überlast.

Fällt ein Körper frei, so folgt aus der Formel *, dass das Gewicht des Körpers Null ist. Das Verschwinden des Gewichts, wenn sich die Stütze mit der Beschleunigung des freien Falls bewegt, nennt man Schwerelosigkeit.

Der Zustand der Schwerelosigkeit wird in einem Flugzeug oder Raumfahrzeug beobachtet, wenn es sich mit der Erdbeschleunigung bewegt, unabhängig von der Geschwindigkeit seiner Bewegung. Außerhalb der Erdatmosphäre wirkt bei ausgeschalteten Strahltriebwerken nur die Kraft der universellen Schwerkraft auf das Raumschiff. Unter dem Einfluss dieser Kraft bewegen sich das Raumschiff und alle darin befindlichen Körper mit der gleichen Beschleunigung; Daher wird im Schiff das Phänomen der Schwerelosigkeit beobachtet.

Bewegung eines Körpers unter dem Einfluss der Schwerkraft. Bewegung künstlicher Satelliten. Erste Fluchtgeschwindigkeit

Wenn der Bewegungsmodul des Körpers viel kleiner ist als der Abstand zum Erdmittelpunkt, können wir die Kraft der universellen Schwerkraft während der Bewegung als konstant und die Bewegung des Körpers als gleichmäßig beschleunigt betrachten. Der einfachste Fall einer Körperbewegung unter dem Einfluss der Schwerkraft ist der freie Fall mit einer Anfangsgeschwindigkeit von Null. In diesem Fall bewegt sich der Körper mit freier Fallbeschleunigung in Richtung Erdmittelpunkt. Liegt eine Anfangsgeschwindigkeit vor, die nicht vertikal gerichtet ist, dann bewegt sich der Körper auf einer gekrümmten Bahn (Parabel, wenn der Luftwiderstand nicht berücksichtigt wird).

Ab einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit kann sich ein tangential zur Erdoberfläche geschleuderter Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft in Abwesenheit einer Atmosphäre kreisförmig um die Erde bewegen, ohne auf sie zu fallen oder sich von ihr zu entfernen. Diese Geschwindigkeit heißt erste Fluchtgeschwindigkeit, und ein Körper, der sich auf diese Weise bewegt, ist Künstlicher Erdsatellit (AES).

Bestimmen wir die erste Fluchtgeschwindigkeit für die Erde. Bewegt sich ein Körper unter dem Einfluss der Schwerkraft gleichmäßig im Kreis um die Erde, so ist die Erdbeschleunigung seine Zentripetalbeschleunigung:

.

Daher ist die erste Fluchtgeschwindigkeit gleich

.

Die erste Fluchtgeschwindigkeit für jeden Himmelskörper wird auf die gleiche Weise bestimmt. Die Erdbeschleunigung im Abstand R vom Mittelpunkt eines Himmelskörpers kann mithilfe des zweiten Newtonschen Gesetzes und des Gesetzes der universellen Gravitation ermittelt werden:

.

Folglich ist die erste Fluchtgeschwindigkeit im Abstand R vom Mittelpunkt eines Himmelskörpers der Masse M gleich

.

Um einen künstlichen Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen, muss er zunächst aus der Atmosphäre entfernt werden. Daher starten Raumschiffe vertikal. In einer Höhe von 200 bis 300 km über der Erdoberfläche, wo die Atmosphäre verdünnt ist und nahezu keinen Einfluss auf die Bewegung des Satelliten hat, dreht die Rakete um und verleiht dem Satelliten seine erste Fluchtgeschwindigkeit in einer Richtung senkrecht zur Vertikalen .

Erhaltungsgesetze in der Mechanik

Körperimpuls

Nach dem 2. Newtonschen Gesetz ist eine Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers nur durch seine Wechselwirkung mit anderen Körpern möglich, d.h. unter dem Einfluss von Gewalt. Auf einen Körper der Masse m wirke während einer Zeit t eine Kraft F ein und die Geschwindigkeit seiner Bewegung ändere sich von v o nach v. Dann, basierend auf Newtons 2. Gesetz:

.

Größe
angerufen Kraftimpuls. Kraftimpuls ist eine vektorielle physikalische Größe, die dem Produkt aus Kraft und der Zeit ihrer Wirkung entspricht. Die Richtung des Kraftimpulses stimmt mit der Richtung der Kraft überein.

.

– Körperimpuls (Menge der Bewegung)– vektorielle physikalische Größe, die dem Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Geschwindigkeit entspricht. Die Richtung des Körperimpulses stimmt mit der Richtung der Geschwindigkeit überein.

Der Impuls der auf den Körper wirkenden Kraft ist gleich der Impulsänderung des Körpers.

Gesetz der Impulserhaltung

Lassen Sie uns herausfinden, wie sich die Impulse zweier Körper während ihrer Interaktion ändern. Bezeichnen wir die Geschwindigkeiten von Körpern mit den Massen m 1 und m 2 vor der Wechselwirkung durch Und , und nach der Interaktion – durch Und .

Nach dem 3. Newtonschen Gesetz sind die Kräfte, die während ihrer Wechselwirkung auf Körper wirken, gleich groß und entgegengesetzt gerichtet; daher kann from mit F und –F bezeichnet werden. Dann:

Somit ist die Vektorsumme der Impulse zweier Körper vor der Wechselwirkung gleich der Vektorsumme ihrer Impulse nach der Wechselwirkung.

Experimente zeigen, dass in jedem System von Körpern, die miteinander interagieren, in Abwesenheit von Kräften von anderen Körpern, die nicht zum System gehören, - in einem geschlossenen System– die geometrische Summe der Impulse der Körper bleibt konstant. Der Impuls eines geschlossenen Systems von Körpern ist eine konstante Größe – das Gesetz der Impulserhaltung (L.S.I.).

Strahlantrieb

In einem Strahltriebwerk entstehen bei der Verbrennung von Treibstoff auf eine hohe Temperatur erhitzte Gase, die aus der Triebwerksdüse ausgestoßen werden. Der Motor und die von ihm ausgestoßenen Gase interagieren miteinander. Basierend auf dem w.s.i. In Abwesenheit äußerer Kräfte bleibt die Summe der Impulsvektoren der interagierenden Körper konstant. Bevor der Motor in Betrieb ging, war der Impuls von Motor und Treibstoff Null, daher ist nach dem Einschalten des Motors die Summe der Vektoren des Raketenimpulses und des Impulses der Abgase Null:

.

Mit dieser Formel lässt sich die Drehzahl eines Motors berechnen, dessen Masse sich infolge der Kraftstoffverbrennung geringfügig ändert.

Ein Strahltriebwerk hat eine bemerkenswerte Eigenschaft: Es braucht weder Erde noch Wasser noch Luft, um sich zu bewegen, weil... Es bewegt sich aufgrund der Wechselwirkung mit Gasen, die bei der Kraftstoffverbrennung entstehen. Daher kann sich ein Strahltriebwerk in luftleeren Räumen bewegen.

Mechanische Arbeit

Mechanische Arbeit ist eine skalare physikalische Größe, die dem Produkt aus dem Kraftmodul, dem Verschiebungsmodul des Angriffspunkts der Kraft und dem Kosinus des Winkels zwischen der Richtung der Kraft und der Bewegungsrichtung (dem Skalarprodukt der Kraft) entspricht Vektoren und der Punkt ihrer Verschiebung):

.

Die Arbeit wird in Joule gemessen. 1 Joule ist die Arbeit, die eine Kraft von 1 N verrichtet, wenn sich der Angriffspunkt um 1 m in Richtung der Kraft bewegt:

.

Die Arbeit kann positiv, negativ oder gleich Null sein:

 = 0  A = FS > 0;

0 <  < 90  A > 0;

 = 90  A = 0;

90<  < 180 A < 0;

 = 180  A = –FS< 0.

Eine senkrecht zur Verschiebung wirkende Kraft leistet keine Arbeit.

Leistung

Leistung ist die pro Zeiteinheit geleistete Arbeit:

- Durchschnittsleistung.

. 1 Watt ist die Leistung, bei der 1 J Arbeit in 1 s verrichtet wird.

Sofortige Leistung:

.

Kinetische Energie

Stellen wir einen Zusammenhang zwischen der Arbeit einer konstanten Kraft und einer Geschwindigkeitsänderung eines Körpers her. Betrachten wir den Fall, dass eine konstante Kraft auf einen Körper einwirkt und die Richtung der Kraft mit der Bewegungsrichtung des Körpers übereinstimmt:

. *

Eine physikalische Größe, die dem halben Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Geschwindigkeit entspricht, heißt kinetische Energie Körper:

.

Dann aus Formel *:
– Satz über kinetische Energie: Die Änderung der kinetischen Energie eines Körpers ist gleich der Arbeit aller auf den Körper einwirkenden Kräfte.

Kinetische Energie ist immer positiv, d.h. hängt von der Wahl des Referenzsystems ab.

Fazit: In der Physik hat der absolute Wert der Energie im Allgemeinen und der kinetischen Energie im Besonderen keine Bedeutung. Wir können nur von einem Energieunterschied oder einer Energieveränderung sprechen.

Energie ist die Fähigkeit des Körpers, Arbeit zu verrichten. Arbeit ist ein Maß für die Energieveränderung.

Potenzielle Energie

Potenzielle Energie– das ist die Energie der Wechselwirkung zwischen Körpern, abhängig von ihrer relativen Position.

Schwerkraftarbeit (potenzielle Energie eines Körpers in einem Schwerkraftfeld)

Bewegt sich der Körper nach oben, ist die durch die Schwerkraft verrichtete Arbeit negativ; unten – positiv.

Die Arbeit der Schwerkraft hängt nicht von der Flugbahn des Körpers ab, sondern nur vom Höhenunterschied (von der Änderung der Position des Körpers über der Erdoberfläche).

Die von der Schwerkraft in einem geschlossenen Kreislauf verrichtete Arbeit ist Null.

Kräfte, deren Arbeit im geschlossenen Kreis Null ist, werden aufgerufen Potenzial (konservativ). In der Mechanik sind die Schwerkraft und die elastische Kraft potentiell (in der Elektrodynamik – die Coulomb-Kraft), nicht potentiell – die Reibungskraft (in der Elektrodynamik – die Ampere-, Lorentz-Kraft).

Potenzielle Energie eines Körpers im Schwerefeld:
.

Die von einer potentiellen Kraft geleistete Arbeit ist immer gleich dem Verlust an potentieller Energie:

.

Arbeit der elastischen Kraft (potenzielle Energie eines elastisch verformten Körpers)

/* Wenn sich eine physikalische Größe gemäß einem linearen Gesetz ändert, ist ihr Durchschnittswert gleich der Hälfte der Summe aus Anfangs- und Endwert – F y */

Potentielle Energie eines elastisch verformten Körpers:
.

Erhaltungssatz der gesamten mechanischen Energie

Gesamte mechanische Energie– die Summe der kinetischen und potentiellen Energie aller im System enthaltenen Körper:

.

Nach dem Satz der kinetischen Energie ist die Arbeit aller Kräfte, die auf alle Körper wirken. Wenn alle Kräfte im System potentiell sind, dann ist die folgende Aussage wahr: . Somit:

Die gesamte mechanische Energie eines geschlossenen Systems ist ein konstanter Wert (sofern im System nur potentielle Kräfte wirken).

Wenn im System Reibungskräfte vorhanden sind, kann die folgende Technik angewendet werden: Wir ordnen die Reibungskraft einer äußeren Kraft zu und wenden das Gesetz der Änderung der gesamten mechanischen Energie an:

.

Die von einer äußeren Kraft geleistete Arbeit entspricht der Änderung der gesamten mechanischen Energie des Systems.

Flüssigkeiten und Gase

Druck

Druck ist eine physikalische Größe, die numerisch der Kraft des Normaldrucks entspricht, die pro Flächeneinheit wirkt:

.

Die Normaldruckkraft wirkt immer senkrecht zur Oberfläche.

.

1 Pascal ist der Druck, den eine Kraft von 1 N auf eine Fläche von 1 m2 senkrecht dazu erzeugt. In der Praxis werden auch nicht systemische Druckeinheiten verwendet:

Pascalsches Gesetz für Flüssigkeiten und Gase

Der auf die Flüssigkeit ausgeübte Druck wird in alle Richtungen gleichmäßig auf diese übertragen. Der Druck ist richtungsunabhängig.

Hydrostatischer Druck Das Gewicht einer Flüssigkeitssäule pro Flächeneinheit heißt:

.

Die Flüssigkeit übt diesen Druck auf den Boden und die Wände des Gefäßes in einer Tiefe h aus.

Kommunizierende Gefäße

Die Gleichheit der Flüssigkeitsdrücke auf gleicher Höhe führt dazu, dass in kommunizierenden Gefäßen beliebiger Form die freien Oberflächen einer homogenen ruhenden Flüssigkeit auf gleicher Höhe liegen (sofern der Einfluss von Kapillarkräften vernachlässigbar ist).

Wenn Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte in kommunizierende Gefäße gegossen werden, ist bei gleichem Druck die Höhe der Flüssigkeitssäule mit geringerer Dichte größer als die Höhe der Flüssigkeitssäule mit höherer Dichte. Weil Auf gleicher Höhe ist der Druck gleich.

Das Prinzip einer hydraulischen Presse

Die Hauptbestandteile einer hydraulischen Presse sind zwei Zylinder mit Kolben. Unter den Zylindern befindet sich eine leicht komprimierbare Flüssigkeit; die Zylinder sind durch einen Schlauch verbunden, durch den die Flüssigkeit fließen kann.

Wenn die Kraft F 1 auf den Kolben wirkt, entsteht in einem engen Zylinder etwas Druck. Nach dem Gesetz von Pascal entsteht im Inneren der Flüssigkeit im zweiten Zylinder der gleiche Druck, d.h.

.

Eine hydraulische Presse liefert so oft einen Gewinn, wie die Fläche ihres größeren Kolbens größer ist als die Fläche des kleinen Kolbens.

Die hydraulische Presse wird in Wagenhebern und Bremssystemen eingesetzt.

Atmosphärendruck. Änderung des atmosphärischen Drucks
mit Höhe

Unter dem Einfluss der Schwerkraft drücken die oberen Luftschichten der Erdatmosphäre auf die darunter liegenden Schichten. Dieser Druck wird nach dem Pascalschen Gesetz in alle Richtungen übertragen. Der höchste Wert wird als Druck bezeichnet atmosphärisch, liegt nahe der Erdoberfläche.

In einem Quecksilberbarometer wird das Gewicht einer Quecksilbersäule pro Flächeneinheit (hydrostatischer Quecksilberdruck) durch das Gewicht einer Säule atmosphärischer Luft pro Flächeneinheit – Atmosphärendruck – ausgeglichen (siehe Abbildung).

Mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel nimmt der Luftdruck ab (siehe Grafik).

Archimedische Kraft für Flüssigkeiten und Gase. Segelbedingungen

Auf einen in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetauchten Körper wirkt eine vertikal nach oben gerichtete Auftriebskraft, die dem Gewicht der Flüssigkeit (Gas) im Volumen des eingetauchten Körpers entspricht.

Die Formulierung von Archimedes: Ein Körper verliert in einer Flüssigkeit genau so viel Gewicht, wie die verdrängte Flüssigkeit wiegt.

.

Die Verschiebungskraft wird im geometrischen Mittelpunkt des Körpers (bei homogenen Körpern im Schwerpunkt) ausgeübt.

Unter normalen irdischen Bedingungen ist ein Körper, der sich in einer Flüssigkeit oder einem Gas befindet, zwei Kräften ausgesetzt: der Schwerkraft und der archimedischen Kraft. Ist die Schwerkraft größer als die archimedische Kraft, sinkt der Körper.

Wenn der Modul der Schwerkraft gleich dem Modul der archimedischen Kraft ist, kann sich der Körper in jeder Tiefe im Gleichgewicht befinden.

Ist die archimedische Kraft größer als die Schwerkraft, schwebt der Körper nach oben. Der Schwimmkörper ragt teilweise über die Flüssigkeitsoberfläche hinaus; Das Volumen des eingetauchten Körperteils ist so groß, dass das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit gleich dem Gewicht des schwimmenden Körpers ist.

Die archimedische Kraft ist größer als die Schwerkraft, wenn die Dichte der Flüssigkeit größer ist als die Dichte des eingetauchten Körpers und umgekehrt.

Mechanik ist einer der Abschnitte Physiker. Unter Mechanik verstehen normalerweise die klassische Mechanik. Mechanik ist eine Wissenschaft, die die Bewegung von Körpern und die Wechselwirkungen zwischen ihnen untersucht.

Insbesondere nimmt jeder Körper zu jedem Zeitpunkt eine bestimmte Position im Raum relativ zu anderen Körpern ein. Wenn ein Körper im Laufe der Zeit seine Position im Raum ändert, spricht man von einem Körper, der sich bewegt und eine mechanische Bewegung ausführt.

Mechanisches Uhrwerk nennt man eine Änderung der relativen Position von Körpern im Raum im Laufe der Zeit.

Die Hauptaufgabe der Mechanik- Bestimmung der Körperposition jederzeit. Dazu müssen Sie in der Lage sein, kurz und genau anzugeben, wie sich ein Körper bewegt und wie sich seine Position im Laufe der Zeit während einer bestimmten Bewegung ändert. Mit anderen Worten: Finden Sie eine mathematische Beschreibung der Bewegung, d. h. stellen Sie Zusammenhänge zwischen den Größen her, die die mechanische Bewegung charakterisieren.

Bei der Untersuchung der Bewegung materieller Körper werden Konzepte wie:

• materieller Punkt- ein Körper, dessen Abmessungen unter gegebenen Bewegungsbedingungen vernachlässigbar sind. Dieses Konzept wird bei translatorischen Bewegungen verwendet oder wenn bei der untersuchten Bewegung die Rotation des Körpers um seinen Massenschwerpunkt vernachlässigt werden kann.
• absolut starrer Körper- ein Körper, dessen Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten sich nicht ändert. Das Konzept wird verwendet, wenn die Verformung des Körpers vernachlässigt werden kann.
• kontinuierliche variable Umgebung- Das Konzept ist anwendbar, wenn die molekulare Struktur des Körpers vernachlässigt werden kann. Wird zur Untersuchung der Bewegung von Flüssigkeiten, Gasen und verformbaren Feststoffen verwendet.

Klassische Mechanik basierend auf dem Relativitätsprinzip von Galileo und den Newtonschen Gesetzen. Daher heißt es auch – Newtonsche Mechanik .

Die Mechanik untersucht die Bewegung materieller Körper, die Wechselwirkungen zwischen materiellen Körpern, die allgemeinen Gesetze der Veränderungen der Positionen von Körpern im Laufe der Zeit sowie die Gründe, die diese Veränderungen verursachen.

Die allgemeinen Gesetze der Mechanik implizieren, dass sie bei der Untersuchung der Bewegung und Wechselwirkung aller materiellen Körper (außer Elementarteilchen) von mikroskopischer Größe bis hin zu astronomischen Objekten gültig sind.

Die Mechanik umfasst die folgenden Abschnitte:

• Kinematik(untersucht die geometrische Eigenschaft der Bewegung von Körpern ohne die Gründe, die diese Bewegung verursacht haben),
• Dynamik(untersucht die Bewegung von Körpern unter Berücksichtigung der Gründe, die diese Bewegung verursacht haben),
• Statik(untersucht das Gleichgewicht von Körpern unter dem Einfluss von Kräften).

Es ist zu beachten, dass dies nicht alle Abschnitte sind, die in der Mechanik enthalten sind, sondern die Hauptabschnitte, die im Lehrplan der Schule studiert werden. Zusätzlich zu den oben genannten Abschnitten gibt es eine Reihe von Abschnitten, die beide eine eigenständige Bedeutung haben und eng miteinander und mit den angegebenen Abschnitten zusammenhängen.

Zum Beispiel:

• Kontinuumsmechanik (einschließlich Hydrodynamik, Aerodynamik, Gasdynamik, Elastizitätstheorie, Plastizitätstheorie);
• Quantenmechanik;
• Mechanik von Maschinen und Mechanismen;
• Theorie der Schwingungen;
• Mechanik der Massenvariable;
• Wirkungstheorie;
• usw.

Das Erscheinen zusätzlicher Abschnitte ist sowohl mit dem Überschreiten der Anwendbarkeitsgrenzen der klassischen Mechanik (Quantenmechanik) als auch mit einer detaillierten Untersuchung der Phänomene verbunden, die bei der Wechselwirkung von Körpern auftreten (z. B. der Elastizitätstheorie, der Stoßtheorie). ).

Trotzdem verliert die klassische Mechanik nicht an Bedeutung. Es reicht aus, ein breites Spektrum beobachtbarer Phänomene zu beschreiben, ohne auf spezielle Theorien zurückgreifen zu müssen. Andererseits ist es leicht verständlich und schafft eine Grundlage für andere Theorien.

- (griech. mechanike, von mechane machine). Teil der angewandten Mathematik, der Wissenschaft von Kraft und Widerstand in Maschinen; die Kunst, Kraft auf Aktionen anzuwenden und Maschinen zu bauen. Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache. Chudinov A.N., 1910. MECHANIKER... ... Wörterbuch der Fremdwörter der russischen Sprache

MECHANIK- (aus dem Griechischen mechanike (techne) die Wissenschaft der Maschinen, die Kunst, Maschinen zu bauen), die Wissenschaft der Mechanik. Bewegungsmaterie. Körper und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Unter mechanisch Unter Bewegung versteht man eine Veränderung der relativen Lage von Körpern im Laufe der Zeit oder ... Physische Enzyklopädie

MECHANIK- (von griechisch mechane machine), die Wissenschaft der Bewegung. Bis zum 17. Jahrhundert beschränkte sich das Wissen auf diesem Gebiet fast auf empirische Beobachtungen, die oft fehlerhaft waren. Im 17. Jahrhundert begann man erstmals, die Eigenschaften der Bewegung mathematisch aus wenigen Grundprinzipien abzuleiten.… … Große medizinische Enzyklopädie

MECHANIK- MECHANIKER, Mechanik, viele andere. nein, weiblich (griechischer Mechaniker). 1. Fachbereich Physik, Studium von Bewegung und Kräften. Theoretische und angewandte Mechanik. 2. Verstecktes, komplexes Gerät, Hintergrund, Wesen von etwas (umgangssprachlich). Knifflige Mechanik. „Er ist, wie man sagt... Uschakows erklärendes Wörterbuch

MECHANIK- MECHANIK, ein Zweig der Physik, der die Eigenschaften von Körpern (STOFFEN) unter dem Einfluss der auf sie ausgeübten Kräfte untersucht. Unterteilt in Festkörpermechanik und Flüssigkeitsmechanik. Ein weiterer Abschnitt, Statik, untersucht die Eigenschaften ruhender Körper und DYNAMIK die Bewegung von Körpern. Statisch... ... Wissenschaftliches und technisches Enzyklopädisches Wörterbuch

Mechanik- Die Wissenschaft der mechanischen Bewegung und der mechanischen Wechselwirkung materieller Körper. [Sammlung empfohlener Begriffe. Ausgabe 102. Theoretische Mechanik. Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Ausschuss für wissenschaftliche und technische Terminologie. 1984] Themen theoretisch... ... Leitfaden für technische Übersetzer

MECHANIK Moderne Enzyklopädie

MECHANIK- (aus dem Griechischen mechanike, die Kunst, Maschinen zu bauen) die Wissenschaft der mechanischen Bewegung materieller Körper (d. h. Änderungen der relativen Position von Körpern oder ihrer Teile im Raum im Laufe der Zeit) und der Wechselwirkungen zwischen ihnen. Basierend auf der klassischen Mechanik... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

MECHANIK- MECHANIKER und Frauen. 1. Die Wissenschaft der Bewegung im Raum und die Kräfte, die diese Bewegung verursachen. Theoretischer M. 2. Zweig der Technik, der sich mit der Anwendung der Bewegungs- und Kräftelehre zur Lösung praktischer Probleme befasst. U-Bahnstation Stroitelnaya. Angewandte U-Bahnstation... ... Ozhegovs erklärendes Wörterbuch

Mechanik- Wissenschaft der Bewegung. Bei der Untersuchung von Bewegungen müssen Mechaniker auch die Ursachen untersuchen, die Bewegungen hervorrufen und verändern, sogenannte Kräfte; Kräfte können sich gegenseitig ausgleichen, und das Gleichgewicht kann als Sonderfall der Bewegung betrachtet werden.... ... Enzyklopädie von Brockhaus und Efron

Mechanik- [aus dem Griechischen mechanike (techne), die Kunst, Maschinen zu bauen], ein Zweig der Physik, der die mechanische Bewegung fester, flüssiger und gasförmiger materieller Körper und die Wechselwirkungen zwischen ihnen untersucht. In der sogenannten klassischen Mechanik (oder einfach... ... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

Bücher

• Mechanik, V. A. Aleshkevich, L. G. Dedenko, V. A. Karavaev, Das Lehrbuch ist der erste Teil der Reihe „Universitätskurs in allgemeiner Physik“, der sich an Studierende physikalischer Fachrichtungen an Universitäten richtet. 0 seine Besonderheit ist… Kategorie: Mechanik Reihe: Universitätslehrgang Allgemeine Physik Herausgeber: FIZMATLIT, Kaufen Sie für 1181 Rubel.
• Mechanik, Karl Piccholl, Im Alltag sind wir nicht nur von einer Vielzahl von Maschinen umgeben, sondern auch von zahlreichen Bauwerken wie Straßen, Gebäuden und Brücken. Um all dies zu konstruieren, ist es notwendig... Kategorie: